DE2819158A1 - Verbundstromerzeugungssystem - Google Patents

Verbundstromerzeugungssystem

Info

Publication number
DE2819158A1
DE2819158A1 DE19782819158 DE2819158A DE2819158A1 DE 2819158 A1 DE2819158 A1 DE 2819158A1 DE 19782819158 DE19782819158 DE 19782819158 DE 2819158 A DE2819158 A DE 2819158A DE 2819158 A1 DE2819158 A1 DE 2819158A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
serving
turbine
gas
generation system
power generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19782819158
Other languages
English (en)
Inventor
Rodney Mcgann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texaco Development Corp
Original Assignee
Texaco Development Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texaco Development Corp filed Critical Texaco Development Corp
Publication of DE2819158A1 publication Critical patent/DE2819158A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/064Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle in combination with an industrial process, e.g. chemical, metallurgical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16Control of working fluid flow
    • F02C9/20Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

Dr. Gerhard Schupfner -· 211o Buchholz Patentanwalt . ^ in der Nordheide,
Kirchenstraße 8,
den 28. April 1978 FL.
T 78 oo4 DE (D 74,629)
TEXACO DEVELOPMENT CORPORATION
East 42nd Street
New York, N.Y. Iool7
(V. St. A)
VERBUNDSTROMERZEUGUNGSSYSTEM
809846/0749
Die Erfindung betrifft ein Verbundstromerzeugungssystem, das aus einer zum Antrieb eines ersten elektrischen Stromgenerators dienenden, für konstante Drehzahl ausgelegten Gasturbine, einer zum Erzeugen von Hochtemperatur-Antriebsgas für die Gasturbine dienenden Brennkammer, einem durch die Gasturbine angetriebenen, zum Verdichten der der Brennkammer zugeführten Luft dienenden Verdichter, zum Zuführen von Brennstoff und Druckluft zu der Brennkammer dienenden Vorrichtungen, einer zum Antrieb eines zweiten elektrischen Stromgenerators dienenden Dampfturbine, einem zum Erzeugen von Dampf für den Antrieb der Dampfturbine dienenden Kessel und den Auslaß der Gasturbine mit dem Kessel verbindenden, zum Wärmetransport dienenden Mitteln besteht.
Bekannte Stromerzeugungssysteme der vorstehend angegebenen Art umfassen wenigstens zwei elektrische Stromgeneratoren, von denen der eine durch eine Gasturbine, und der andere durch eine Dampfturbine angetrieben wird. Diese Systeme sind mit dem Nachteil behaftet, daß ihr Wirkungsgrad stark abfällt, wenn sie nicht unter Vollast, sondern nur unter Teillast, wie z.B. mit Viertellast betrieben werden. Wenn die Leistungsverringerung einfach in der Weise erfolgt, daß die Leistung der Gasturbine und die der Dampfturbine des Systems auf z.B. ein Viertel Last herabgesetzt wird,.führt das aufgrund der niedrigen Austrittstemperaturen der Gasturbine bei geringer Verringerung der Masse an Auslaßgasen „ zu einer groben Fehlanpassung zwischen der Gasturbine und dem Antriebsbedarf der Dampfturbine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verbundstromerzeugungssystem vom eingangs genannten Typ dahingehend zu verbessern, daß es auch bei wesentlich verringerter Last ohne Verringerung des Wirkungsgrads arbeitet« Diese Verbesserung soll weiterhin auch auf ein derartiges
809846/0749
System in Verbindung mit einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas anwendbar sein, welche Brennstoff für die Brennkammer des Verbundsystems erzeugt.
Das zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagene Verbundstromerzeugungssystem vom eingangs genannten Typ ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine am Einlaß des Verdichters angeordnete/ entsprechend einem hohen Wirkungsgrad der elektrischen Stromgeneratoren bei Teillast steuerbare Drosselvorrichtung.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Verbundstromerzeugungssystem mit einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Beschickungsstrom integriert sein, welche zum Abscheiden von freiem Kohlenstoff aus dem Synthesegas und zum Reinigen von kohlenstoffreiem Synthesegas dienende Mittel aufweist. Die mit konstanter Drehzahl umlaufende Gasturbine treibt dabei den ersten elektrischen Stromgenerator an. Das gereinigte Synthesegas wird in der Brennkammer verbrannt, wobei das Hochtemperatur-Antriebsgas für den Gasturbinenantrieb entsteht. Der vermittels der Gasturbine angetriebene Verdichter beschickt sowohl den Synthesegasgenerator als auch die Brennkammer mit Druckluft. Der Verdichter saugt Luft an, und der Brennkammer wird verdichtete Luft zusammen mit gereinigtem Synthesegas zugeführt. Die Dampfturbine treibt den zweiten elektrischen Stromgenerator ebenfalls mit konstanter Drehzahl an und wird durch zwei Kessel mit Dampf beschickt. Der eine Kessel ist mit dem Auslaß des Synthesegasgenerators verbunden, während der andere Kessel mit dem Auslaß der Gasturbine verbunden ist. Zur Steuerung.des Verbundstromerzeugungssystems ist der Verdichtereinlaß mit der Drosselvorrichtung versehen, welche'
809846/0749
gestattet, auch bei Teillastbetrieb der elektrischen Stromgeneratoren einen zufriedenstellenden Wirkungsgrad aufrecht zu erhalten.
Die Erfindung, sowie weitere Vorteile derselben sind im nachfolgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen ist
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Verbundstromerzeugungssystems,
Fig. 2 eine zur Erläuterung dienende schematische Darstellung der Bestandteile einer aus Gasturbine, Verdichter und Brennkammer bestehenden Einheit,
Fig. 3 eine zur Erläuterung des Prinzips der
Erfindung dienende grafische Darstellung und
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Verbundstromerzeugungssystems nach der Erfindung in Verbindung mit einer Anlage zur Synthesegaserzeugung.
In Fig. 1 ist ein sogenanntes Verbundstromerzeugungssystem dargestellt, auf welches die Erfindung anwendbar ist. In diesem System treibt eine Konstantdrehzahl-Gasturbine 11 einen ersten elektrischen Stromgenerator 12 an. Die Gasturbine 11 ist außerdem mechanisch unmittelbar mit einem Verdichter 15 gekoppelt. Die Erfordernis einer konstanten Drehzahl ergibt sich daraus, daß der elektrische Stromgenerator 12 zur Speisung elektrischer Stromabnehmer oder zur Einspeisung in ein Stromnetz verwendet wird. Daher muß die ♦ Drehzahl konstant gehalten werden, um auch die Frequenz
809846/0749
genau einzuhalten.
Der Verdichter 15 weist einen durch den Pfeil in Fig. 1 schematisch dargestellten Einlaß 16 auf, der mit einer Drossel- oder Ventilvorrichtung 17 zur gesteuerten Veränderung der Ansaugluftmenge zum Verdichter 15 versehen ist. Bei Betätigung der Drosselvorrichtung 17 wird ein Druckabfall hervorgerufen, indem der Luftdruck (der weiter unten definierte Druck Pt2^ am Eintritt in den Läufer des Verdichters verringert wird. Die Drosselvorrichtung 17 kann aus einstellbaren Lamellen, Jalousien, Flügeln oder anderen Luftdurchsatz-Ventilvorrichtungen bestehen, die in der vollen öffnungsstellung einen vernachlässigbar kleinen Widerstand aufweisen. Eine derartige Drosselvorrichtung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt.
Einer Brennkammer 20 wird Druckluft wie durch den Pfeil 21 angedeutet vom Verdichter 15, sowie Brennstoff wie durch den Pfeil 22 angedeutet zugeführt. Der Brennstoff gelangt zusammen mit der Druckluft in die Brennkammer und wird in dieser verbrannt, wobei heiße Verbrennungsgase entstehen, die dann wie durch den Pfeil 23 angedeutet dem Einlaß der Gasturbine 11 zugeführt werden. Außerdem ist ein Druckluft-Bypass 24 vorgesehen. Die über den Bypass 24 zugeführte Luft dient zum Kühlen von Lagern und/oder (nicht dargestell-
t ten) Schaufeln der Gasturbine 11.
Die aus der Gasturbine 11 austretenden Gase werden wie durch Pfeil 27 angedeutet einem Überhitzer 26 zugeführt, und gelangen von diesem wie durch Pfeil 31 angedeutet zu einem Abhitzkessel 30. Vom Abhitzkessel 30 gelangen die Gase wie durch Pfeil 32 angedeutet zu einem Speisewassererhitzer 33 und dann von der Auslaßseite desselben zum Schornstein oder Abzug 34.
809846/0749
Der andere Teil des Verbundsystems besteht aus einer Dampfturbine 37, die einen zweiten elektrischen Stromgenerator 38 antreibt, welcher zusammen mit dem ersten elektrischen Stromgenerator 12 die insgesamt benötigte elektrische Leistung erbringt.
Der zum Antrieb der Dampfturbine 37 benötigte Dampf wird im Abhitzkessel 30 erzeugt, dem Speisewasser wie durch Pfeil 41 angedeutet vom Speisewassererhitzer 33 zugeführt wird. Der vom Abhitzkessel 30 austretende Dampf gelangt entsprechend dem Pfeil 42 zum Überhitzer 26, so daß der Dampfturbine 37 entsprechend dem Pfeil 43 überhitzter Dampf zugeführt wird.
Der aus der Dampfturbine 37 austretende Dampf wird über einen Weg 47 einem Verflüssiger oder Kondensator 46 zugeführt. Das im Verflüssiger 46 entstehende flüssige Kondensat wird vermittels einer Pumpe 45 wie durch den Pfeil 48 angedeutet dem Speisewassererhitzer 33 zugeführt und gelangt somit wieder in den Dampfkreislauf der Dampfturbine 37. Selbstverständlich kann dabei nach Bedarf Frischwasser zugesetzt werden, auch wenn das hier nicht dargestellt ist.
Das beschriebene Verbundstromerzeugungssystem kann aus unterschiedlichen, handelsüblichen Maschinen zusammengesetzt sein. Für das -System eignen sich unterschiedliche Typen handeis- . üblicher Gasturbinen wie z.B. solche, die von größeren amerikanischen Herstellern wie z.B. Turbodyne, General Electric, Westinghouse und Turbo Power and Marine Systems hergestellt werden. Eine bevorzugte handelsübliche Gasturbine für den hier betrachteten Zweck ist das Modell 11D-4 der Firma Turbodyne. Diese Maschine besteht aus drei zu einer einzigen Einheit integrierten Hauptbestandteilen, * nämlich dem Verdichter 15, der Brennkammer 20 und der eigent-
809846/0749
lichen Turbine 11. Selbstverständlich sind Verdichter 15/ Turbine 11 und elektrischer Stromgenerator 12 wie durch die gestrichelten Linien 18 und 19 angedeutet mechanisch miteinander gekoppelt.
Nach Wunsch kann ein Teil des im Dampfturbinenkreislaufs erzeugten Dampfs abgeführt und an anderer Stelle für andere Zwecke verwendet werden, was im Blockschaltbild von Fig. 1 durch den Block 50 angedeutet ist.
Bei einem Verbundstromerzeugungssystem der vorstehend beschriebenen Art/ das jedoch nicht mit einer Luftdrosselvorrichtung 17 versehen ist, ergibt sich bei elektrischem Teillastbetrieb wie z.B. bei Viertelvollast ein Problem hinsichtlich des Wirkungsgrades, das nicht dadurch gelöst werden kann, daß lediglich die Ausgangsleistung von Gasturbine und Dampfturbine verringert wird. Bei Verringerung der Ausgangsleistung beider Turbinen ergibt sich eine grobe Fehlanpassung zwischen dem Kreislauf der Gasturbine und dem der Dampfturbine, was auf die niedrige Austrittstemperatur der Gasturbine und die geringe Verringerung des Massendurchsatzes an Auslaßgasen zurückzuführen ist. Es wurde jedoch gefunden, daß diese Schwierigkeit auch ohne Einsatz von Hilfsbrennern in den Auslaßkanälen der Gasturbine überkommen werden kann. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß die Ansaugluft für den Verdichter gedrosselt. Durch diese * Drosselung wird der gewünschte Temperaturanstieg der Turbinenaustrittsgase aufgrund Staudruck mit entsprechender Verringerung des Auslaßgasmassendurchsatzes erhalten.
Anhand der Figuren 2 und 3 werden die zu diesem überraschenden Ergebnis führenden technischen Vorgänge erläutert. In Fig. 2 ist eine stationäre Gasturbine 55 dargestellt. Diese
809846/0749
weist einen Einlaß, einen Verdichter, eine Brennkammer, die eigentliche Turbine und einen Auslaß auf. Zu Erklärungszwecken sind in dieser schematisch dargestellten Gasturbine 55 die Grenzbereiche zwischen den genannten Turbinenbestandteilen durch gestrichelte Linien angedeutet und mit Ziffern bezeichnet. Das Druckverhältnis zwischen den verschiedenen Bestandteilen dieser Gasturbine 55 läßt sich dann wie folgt ausdrücken:
pri Pt2 '
Prc = Pt3 '
PrBk - Pt4 '
Prt - Pt4 '
Prx - Pt5 '
' Po
' Pt2
' Pt3
' Pt5
' Po
Die in den vorstehenden Gleichungen verwendeten Symbole haben die folgende Bedeutung:
Pr^ ist das Druckverhältnis am Einlaß,
P.j ist der Gesamtdruck in Querschnitt 2 von
Fig. 2,
P.2 ist der Gesamtdruck in Querschnitt 3 von
Fig. 2 (Einlaßseite der Brennkammer), Pr ist das Druckverhältnis am Verdichter, Prß, ist das Druckverhältnis an der Brennkammer, P . ist der Gesamtdruck in Querschnitt 4, Pr ist das Druckverhältnis an der Turbine, P.c ist der Gesamtdruck in Querschnitt 5, PQ ist der Umgebungsdruck und Pr ist das Druckverhältnis am Auslaß, welches
natürlich das Verhältnis aus dem Gesamtdruck
in Querschnitt 5 zum·Umgebungsdruck an der
Auslaßöffnung ist.
Das Druckverhältnis an der Turbine (Verhältnis der Drücke vor und hinter der Turbine) läßt sich ausgehend von den
809846/0749
vorstehend definierten Druckverhältnissen durch die folgenden Gleichungen angeben:
Prt - Pt4
(Po/Pt5) (D
Diese Gleichung läßt sich auch ausdrücken wie folgt:
Prt = Pr1 Prc Prßk /Prx (2)
Der Lexstungsüberschuß der Gasturbine ist die Differenz zwischen der Turbinenausgangsleistung und der Leistungsaufnahme des Verdichters und läßt sich wie folgt ausdrücken:
HP = HP - HP^ (3)
In Gleichung (3) bedeutet HP die Ausgangsleistung, HP. die Turbinenleistung und HP die Verdichterleistung.
Turbinen- und Verdichterleistung lassen sich als Funktion der in den nachfolgenden Gleichungen angegebenen Veränderlichen ausdrücken wie folgt:
HPt = f [(Prt) k , Wa, Tt4 J (4)
HPc = f [ (Prc) k , Wa, Tt2J (5)
In diesen Gleichungen (4) und (5) steht der Buchstabe f für eine Funktion, der Buchstabe k für eine Konstante, der Ausdruck Wa für die Luftmasse, und die Ausdrücke T . und T., geben die Temperatur im Querschnitt 4 bzw. 2 an.
Die grafische Darstellung von Fig.. 3 zeigt ein typisches Verdichter-Kennlinienfeld (Compressor Map). In der Ordinate ist das Druckverhältnis am Verdichter, und in der Abszisse ist das angegebene dimensionslose Verhältnis aufgetragen. Dieses dimensionslose Verhältnis beruht auf den vorstehend angegebenen Parametern, wobei die Symbole θ und 0 wie folgt definiert sind:
809846/0749
θ δ Τ± / 519,4 0R (T1 in 0R) (6)
(fs P± / 14,69 PSIA (P1 in PSIA)
(1 PSIA = 0,0703 bar) (7)
Theta (θ) stellt somit die Temperatur am Einlaß, bezogen auf Standardtemperaturgrade entsprechend der Rankineskala dar, und Delta (<f ) stellt den Druck am Einlaß, bezogen auf Standardabsolutdruck in Pfund pro Quadratzoll bzw. in bar dar.
Der in der Abszisse der grafischen Darstellung von Fig. 3 aufgetragene Parameter wird als bezogener Luftdurchsatz bezeichnet. Der durch die etwa senkrecht verlaufende Kurvenschar dargestellte Parameter Ν//θΓ wird als bezogene Drehzahl bezeichnet. Der Parameter T /θ_ , welcher durch die gestrichelte, etwa waagerecht verlaufende Kurvenschar dargestellt ist, wird als die bezogene Turbineneinlaßtemperatur bezeichnet. Es wird bemerkt, daß sich sämtliche, hier genannten Parameter auf den Querschnitt 2 in der schematischen Darstellung von Fig. 2 beziehen. Außerdem ist anzumerken, daß die Parameter T. 42 und N /V®2 ^n den durcn die Pfeile in der grafischen Darstellung von Fig. 3 angegebenen Richtungen zunehmen. Eine gestrichelte und mit 58 bezeichnete Linie im Kennlinienfeld zeigt die Verlagerung des Arbeitspunkts in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur bei konstanter Drehzahl N und konstanter Einlaßtemperatur an der Turbine T. .. Diese Verlagerung ergibt sich auf-^ grund der Veränderung von T., und damit auch Θ2· Sie zeigt eine Leistungszunahme für abfallende Außentemperatur, da sowohl der Massendurchsatz als auch das Druckverhältnis zunehmen.
Die Ausgangsleistung läßt sich bei konstanter Drehzahl N dadurch herabsetzen, daß die Turbineneinlaßtemperatur T4 durch Verringerung des Brennstoffdurchsatzes verringert wird.
809846/0749
Es ist jedoch gewünscht, die Auslaßtemperatur zu steigern und den Massendurchsatz zu verringern, so daß qualitativ hochwertiger Dampf in einer verringerten Masse, d.h. in einem niedrigeren Durchsatz, entsteht, wobei die Gesamtausgangsleistung der Anlage unter Beibehaltung des höchstmöglichen Wirkungsgrades verringert wird. Unter Bezugnahme auf das Verdichter-Kennlinienfeld von Fig. 3 muß bei Verringerung von 0^2 aucn ^a proportional verringert werden, da für eine vorgegebene Umgebungstemperatur T ~ und eine vorgegebene Drehzahl N nur eine Geschwindigkeitskurve N/yeT vorhanden ist, auf der die Maschine arbeiten kann. Wenn ο t2 un<^ ^a reduziert werden, nimmt die Ausgangsleistung aufgrund der Abnahme des Turbinendruckverhältnisses Pr ab, da sich der Auslaßdruck P nicht verändert. Der ursprüngliche Pegel der (proportional zu <ft2) verringerten Ausgangsleistung kann nur dann aufrecht erhalten werden, wenn die Turbineneinlaßtemperatur T. . gesteigert wird. Eine Steigerung von T . führt zu einer weiteren Steigerung von Τ.-, was erwünscht ist. Somit werden durch Drosselung des Einlaßdrucks am Verdichter die beiden gewünschten Ergebnisse erzielt, d.h. sowohl eine höhere Auslaßtemperatur als auch ein niedrigerer auslaßseitiger Massendurchsatz. Wie oben dargelegt, ist dies der einzige Weg, um diese Ergebnisse unter Beibehaltung einer vorgegebenen Drehzahl zu erzielen.
Entsprechend der in Fig. 4 dargestellten weiteren Ausführungsform ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Verbundstromerzeugungssystem entsprechend Fig. 1 mit einer Anlage zur Synthese- oder geizgaserzeugung integriert. Bestandteile in Fig. 4, welche solchen von Fig. 1 entsprechen, sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen, versehen mit einem Beistrich, bezeichnet.
809846/0749
Die Anlage zur Erzeugung von Synthese- oder Heizgas umfaßt einen Synthesegasgenerator 61, dem wie durch den Pfeil 62 angedeutet ein kohlenwasserstoffhaltiger Beschickungsstrom wie z.B. öl zugeführt wird. Außerdem wird dem Synthesegasgenerator 61 vom Ausgang des Verdichters 15' über die Leitungen 63, 64, 65, 73 und 74 Druckluft zugeführt. Diese Druckluft durchläuft dabei die im schematischen Schaubild angegebenen Elemente, nämlich einen Wärmetauscher 68, einen Gaskühler 69 und einen Zusatzverdichter 70. Die Zuleitung vom Zusatzverdichter 70 führt über die Leitung 73, wiederum über den Wärmetauscher 68 und über die Leitung 74 zum Einlaß des Synthesegasgenerators 61.
Der Ausgang des Synthesegasgenerators 61 besteht aus Hochtemperaturantriebsgas mit teilchenförmigen! Kohlenstoff und unerwünschten Gasbestandteilen. Dieses Austrittsgas wird entsprechend dem Pfeil 77 einem weiteren Abhitzkessel 78 und dann entsprechend dem Pfeil 79 einem Wärmetauscher 80 zugeführt. Von da gelangt das Gas zu einem Kohlenstoffskrubber 82, weiter zu einem Gaskühler 83 und schließlich zu einem Gasreiniger.84.
Vom Gasreiniger 84 wird sauberes Heizgas abgegeben, das über den Weg 87, durch den Wärmetauscher 80 und durch die Leitung 22' zur Brennkammer 20' gelangt.
Wie aus dem Blockschaltbild ersichtlich, ist der zusätzliche Abhitzkessel 78 parallel mit dem Abhitzkessel 30' geschaltet, so daß der vom Abhitzkessel 78 über den Weg 88 abgegebene Dampf mit dem über den Weg 42' zugeführten Dampf zusammentrifft. Der Gesamtdampfstrom wird dann in den Überhitzer 26' eingeleitet.
Die Speisewasserzufuhr zum Abhitzkessel 78 erfolgt parallel
809846/0749
zur Speisewasserzufuhr zum Abhitzkessel 30', wie durch die mit 89 bezeichnete Leitung dargestellt ist. Der Ausgang des Speisewassererhitzers 33' wird aufgeteilt zwischen dem Abhitzkessel 30' und dem Abhitzkessel 78. Das diesen beiden Abhitzkesseln zugeführte Speisewasser erscheint als Dampf am Ausgang der Abhitzkessel.
Es ist ersichtlich, daß ein Verbundstromerzeugungssystern in . Integration mit einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas den Betrieb bei Teillast ohne erhebliche Wirkungsgradeinbuße ermöglicht.
In Fig. 2 ist schematisch eine für die beiden Systeme nach den Figuren·1 und 4 geeignete Drosselvorrichtung 17 bzw. 17' dargestellt. Diese Drosselvorrichtung kann von unterschiedlicher Ausführung sein. Da es sich jedoch bei dem Verdichtereinlaß um einen Kanal von großen Abmessungen handelt, bieten sich Lamellen oder Jalousien 92 an, die in Fig. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Diese Lamellen sind natürlich in entsprechender Weise angelenkt, wie vermittels der Scharniere 93 angedeutet ist. Die Lamellen 92 lassen sich aus einer voll geöffneten Stellung (in welcher sie den Luftzutritt in keiner Weise behindern) bis in eine vorbestimmte maximale Drossel- oder Schließstellung verstellen, welche in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. In dieser maximalen Drosselstellung kann ein Anschlag 96 z.B. in Formeines zylindrischen Durchlasses von kleinem Durchmesser vorgesehen sein. Die Seitenwände des zylindrischen Anschlags 96 verhindern dann ein vollständiges Blockieren oder Versperren des Einlasses. Eine derartige Anordnung gestattet die gesteuerte Veränderung des Druckabfalls am Einlaß mit einem Minimum an Turbulenz. Für den Fachmann ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Drosselvorrichtung auch in anderer als der in Fig. 2 schematisch dargestellten Weise ·
809846/0749
ausgebildet sein kann, um praktisch die gleichen Ergebnisse zu erzielen.
809846/0749

Claims (5)

  1. Patentansprüche :
    ( 1.,Verbundstromerzeugungssystem, bestehend aus einer zum Antrieb eines ersten elektrischen Stromgenerators dienenden Konstantdrehzahl-Gasturbine, einer zum Erzeugen von Hochtemperaturantriebsgas für die Gasturbine dienenden Brennkammer, einem durch die Gasturbine angetriebenen, zum Verdichten der der Brennkammer zugeführten Luft dienenden Verdichter, zum Zuführen von Brennstoff und Druckluft zu der Brennkammer dienenden Vorrichtungen, einer zum Antrieb eines zweiten elektrischen Stromgenerators dienenden Dampfturbine, einem zum Erzeugen von Dampf für den Antrieb der Dampfturbine dienenden Kessel, und den Auslaß der Dampfturbine mit dem Kessel verbindenden, zum Wärmetransport dienenden Mitteln, gekennzeichnet durch eine am Einlaß des Verdichters (15, 15') angeordnete, entsprechend einem hohen Wirkungsgrad der elektrischen Stromgeneratoren (12, 38) bei Teillast steuerbare Drosselvorrichtung (17, 17*; 92, 93, 96) .
  2. 2. Verbundstromerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselvorrichtung (17, 171; 92, 93, 96) aus einer integral mit dem Verdichtereinlaß ausgebildeten Ventilvorrichtung besteht. t
  3. 3. Verbundstromerzeugungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung zur gesteuerten Veränderung des Druckabfalls im Einlaß mit einem Minimum an Turbulenz dienende Lamellen (92) umfaßt.
  4. 4. Verbundstromerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilvorrichtung einen
    809846/0749
    zur Verhinderung des Schließens des Einlasses dienenden Anschlag (96) umfaßt.
  5. 5. Verbundstromerzeugungssystem nach einem oder mehreren
    der Ansprüche 1-4, das mit einer Anlage zur Erzeugung von Synthesegas aus einem kohlenwasserstoffhaltigen Beschickungsstrom integriert ist, welche zum Abscheiden
    von freiem Kohlenstoff aus dem Synthesegas und zum Reinigen von kohlenstoffreiem Synthesegas dienende Mittel
    aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß
    die Brennkammer (20*) für die Verbrennung von sauberem
    Synthesegas ausgelegt ist, der Verdichter (151) für die Beschickung der Brennkammer und des Synthesegasgenerators (61) mit Druckluft ausgelegt ist, und zum Erzeugen von
    Dampf für den Antrieb der Dampfturbine (371) zwei Abhitzkessel (30' und 78) vorgesehen sind, von denen der eine (78) mit dem Auslaß des Synthesegasgenerators (61), und der andere (30') mit dem Auslaß der Gasturbine (11·)
    verbunden ist.
    809846/0749
DE19782819158 1977-05-11 1978-05-02 Verbundstromerzeugungssystem Ceased DE2819158A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/795,694 US4133567A (en) 1977-05-11 1977-05-11 Combined cycle electric power generating system with improvement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2819158A1 true DE2819158A1 (de) 1978-11-16

Family

ID=25166213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19782819158 Ceased DE2819158A1 (de) 1977-05-11 1978-05-02 Verbundstromerzeugungssystem

Country Status (12)

Country Link
US (1) US4133567A (de)
JP (1) JPS53139041A (de)
AU (1) AU516359B2 (de)
BE (1) BE866748A (de)
BR (1) BR7802142A (de)
CA (1) CA1091044A (de)
DE (1) DE2819158A1 (de)
FR (1) FR2390584A1 (de)
GB (1) GB1585596A (de)
IT (1) IT1094997B (de)
NL (1) NL7803509A (de)
NZ (1) NZ186840A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0515746A1 (de) * 1991-05-22 1992-12-02 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Gasturbine und Betriebsverfahren dergleichen

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2945404C2 (de) * 1979-11-09 1983-05-11 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Gas-Dampfturbinenanlage und Gas-Dampfturbinenanlage zur Durchführung dieses Verfahrens
SE457041B (sv) * 1981-03-05 1988-11-21 Abb Stal Ab Infasningsanordning foer en kraftanlaeggning med foerbraenning av ett braensle i en fluidiserad baedd.
SE453114B (sv) * 1986-04-29 1988-01-11 Asea Stal Ab Sett for drift av ett turbinaggregat
CH678987A5 (de) * 1989-10-24 1991-11-29 Asea Brown Boveri
GB2489753A (en) * 2011-04-08 2012-10-10 Cummins Generator Technologies Power generation system
US9784185B2 (en) * 2012-04-26 2017-10-10 General Electric Company System and method for cooling a gas turbine with an exhaust gas provided by the gas turbine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2305311A (en) * 1937-07-07 1942-12-15 Jendrassik George Gas turbine plant equipped with regulating apparatus
GB966691A (en) * 1960-06-18 1964-08-12 Dunlop Rubber Co Flexible device
FR2044001A5 (de) * 1969-05-14 1971-02-19 Alsthom
DE2005723C3 (de) * 1970-02-07 1973-01-04 Steag Ag, 4300 Essen Regelungseinrichtung einer Gasturbinenanlage
GB1382809A (en) * 1971-12-04 1975-02-05 Rolls Royce Air intakes for gas turbine engines
US3879616A (en) * 1973-09-17 1975-04-22 Gen Electric Combined steam turbine and gas turbine power plant control system
US3973391A (en) * 1974-08-08 1976-08-10 Westinghouse Electric Corporation Control apparatus for modulating the inlet guide vanes of a gas turbine employed in a combined cycle electric power generating plant as a function of load or inlet blade path temperature
US4047005A (en) * 1974-08-13 1977-09-06 Westinghouse Electric Corporation Combined cycle electric power plant with a steam turbine having a throttle pressure limiting control
DE2731389A1 (de) * 1976-07-19 1978-01-26 Hydragon Corp Gasturbinen-kraftmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0515746A1 (de) * 1991-05-22 1992-12-02 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Gasturbine und Betriebsverfahren dergleichen
US5224337A (en) * 1991-05-22 1993-07-06 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Operating method for gas turbine with variable inlet vanes

Also Published As

Publication number Publication date
NL7803509A (nl) 1978-11-14
IT1094997B (it) 1985-08-10
GB1585596A (en) 1981-03-04
FR2390584A1 (fr) 1978-12-08
JPS53139041A (en) 1978-12-05
US4133567A (en) 1979-01-09
NZ186840A (en) 1980-12-19
BE866748A (fr) 1978-11-06
IT7823228A0 (it) 1978-05-10
AU516359B2 (en) 1981-05-28
AU3539078A (en) 1979-11-01
CA1091044A (en) 1980-12-09
BR7802142A (pt) 1979-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1084327B1 (de) Gasturbine sowie verfahren zur kühlung einer turbinenstufe
CH697810A2 (de) Gasturbinensystem für den Betrieb bei niedrigen Lasten bei Einhaltung der Emissionsgrenzwerte.
DE2657733C2 (de) Verfahren zum Teillastbetrieb einer Gasturbinenanlage
DE102011053397A1 (de) System und Verfahren zur Erzeugung von Elektrizität
DE3514718A1 (de) Gasturbinentriebwerk und betriebsverfahren
DE102014104452A1 (de) System und Verfahren zur Erhöhung der Gasturbinenausgangsleistung
CH700229B1 (de) Verfahren zur Regelung einer Last eines Gasturbinenmotors.
DE3605653A1 (de) Gasturbinentriebwerk und verfahren zum modifizieren und betreiben desselben
EP0563520B1 (de) Gasturbinenanlage
CH658493A5 (de) Dampfturbinenkraftwerk sowie ein verfahren zu dessen betrieb.
EP1219801B1 (de) Gasturbinenanlage
DE1476806A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bereitschafts-Leerlaufbetrieb eines Gasturbogenerators,der an ein elektrisches Kraftversorgungsnetz angeschlossen ist
DE102015113419A1 (de) Wärmeenergieeinsparung in einem Kombikraftwerk
DE3206688A1 (de) Energieerzeugungsanlage mit einer wirbelbettbrennkammer
DE69812811T2 (de) Verfahren und Anordnung für Kombikraftwerk
EP0462458B1 (de) Verfahren zur Erhöhung des verdichterbedingten Druckgefälles der Gasturbine einer Krafterzeugungsmaschine
DE2819158A1 (de) Verbundstromerzeugungssystem
WO1997029274A1 (de) Verfahren zur entspannung eines rauchgasstroms in einer turbine sowie entsprechende turbine
DE2614956C2 (de) Zweitakt-Kolbenbrennkraftmaschine
DE970711C (de) Gasturbinenanlage zur Erzeugung heisser Druckluft
EP0740057A2 (de) Verfahren zum Starten einer sequentiell befeuerten Gasturbogruppe
DE2733986A1 (de) Triebwerk mit differentialgetriebe
DE2325592C2 (de) Anordnung zum Anfahren von Flugzeuggasturbinentriebwerken und zum Betreiben von Flugzeughilfsgeräten
DE2354490C3 (de) Gasturbinenanlage
DE10231827B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Gasturbine sowie Gasturbine zur Durchführung des Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
OGA New person/name/address of the applicant
8110 Request for examination paragraph 44
8131 Rejection